[发明专利]一种碳化物析出型稀土渗碳钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化物析出型稀土渗碳钢，属稀土合金钢及渗碳方法的技术领域。

背景技术

渗碳热处理是机械制造业中广泛应用的一种化学热处理，其目的是使工件获得高的表面硬度、强度及耐磨性，普通渗碳钢常规渗碳渗层表面含碳量为0.8％～1.0％，经淬火、低温回火处理后渗碳层的显微组织为：在回火马氏体和残余奥氏体所构成的基体上分布着碳化物。碳化物的数量、形态及分布对工件表面的硬度、强度及耐磨性起着至关重要的作用，为提高工件的力学性能，增加碳化物数量，采用在较高碳势条件下渗碳时，极易出现网状碳化物或粗大的角状碳化物，反而导致工件力学性能降低，如何进一步提高工件渗碳的质量和使用寿命，获得优越的渗层组织和力学性能，一直是材料热处理工作者潜心研究的课题。

按照合金内氧化反应会析出强还原性合金元素氧化物的原理，通过合金化手段，提供一种碳化物析出型稀土渗碳钢，并对碳化物析出型稀土渗碳钢进行渗碳，在碳原子自表面向内部扩散的同时，在渗碳层中弥散析出合金碳化物，经淬火、低温回火后得到在回火马氏体和残余奥氏体所构成的基体上弥散分布着超细颗粒状合金碳化物的渗层组织，以大幅度提高工件表面的硬度、强度及耐磨性。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过合金化手段，提供一种碳化物析出型稀土渗碳钢，即铬锰硅钼稀土合金钢，并进行渗碳，在碳原子自表面向内部扩散的同时，渗碳层中弥散析出平均直径为200nm的超细颗粒状合金碳化物，工件的渗碳层深度达1.6mm，表层含碳量达2～3％，淬火、低温回火后渗碳层显微组织为回火马氏体和残余奥氏体所构成的基体上弥散分布着超细颗粒状合金碳化物，以大幅提高工件表面的硬度、强度及耐磨性。

技术方案

本发明使用材料为：铬锰硅钼稀土合金钢、异丙醇、甲醇、煤油、PAG淬火剂，其组合用量如下：以毫升、毫米为计量单位

铬锰硅钼稀土合金钢毛坯：Φ28×163mm

异丙醇：(CH₃)₂CHOH      1000ml±50ml

甲醇：CH₃OH             2000ml±50ml

煤油：CH₃(CH₂)_nCH₃      5000ml±100ml

PAG淬火剂：5％PAG水溶液 20000ml±100ml

铬锰硅钼稀土合金钢化学元素成份、重量组合比为：

铬：Cr        3.3～4.0％

锰：Mn        0.3～0.8％

硅：Si        0.6～1.0％

钼：Mo        1.0～1.5％

混合稀土：RE  0.1～0.4％

铁：Fe        91.85～94.47％

碳：C         0.18～0.4％

其它元素：    0.05％

渗碳方法如下：

(1)锻压铬锰硅钼稀土合金钢，成Φ25×160mm毛坯；

(2)铬锰硅钼稀土合金钢毛坯正火处理：在正火炉内进行，正火温度880℃±5℃，保温30min±10min后，置于自然空气中冷却至25℃±5℃；

(3)机械加工铬锰硅钼稀土合金钢试棒

将铬锰硅钼稀土合金钢毛坯在车床上精车外圆、端面，加工至Φ20×150mm，各表面粗糙度Ra 1.6-3.2um，在非工作端留有吊装环槽；

(4)用煤油清洗铬锰硅钼稀土合金钢试棒表面，使其洁净，表面不得有油污、锈斑、水分；

(5)清理、清洁渗碳炉

打开渗碳炉，用压缩空气清理渗碳炉内壁，清除炉内炭黑、灰尘、污物及有害物质，使其洁净；

(6)置放铬锰硅钼稀土合金钢试棒

将试棒用铁丝捆绑后垂直悬挂于渗碳炉内，吊装牢固；

(7)关闭渗碳炉盖，使其密闭，打开排气孔；

(8)开启电阻加热器，渗碳炉温度升至600℃～650℃，开启渗碳炉内风扇；

(9)渗碳

①继续升温至750℃～760℃，开启甲醇滴量器，向炉内滴加甲醇，滴入速度20～30ml/min，甲醇在高温下裂解后气体体积膨胀，炉内废气从排气孔排出，随之点燃排气孔喷焰咀废气；

②继续滴加甲醇、升温，温度升至920℃±5℃，并保温30min±10min，以便充分排出废气；

③滴加渗碳剂异丙醇